机场航站楼改造工程中的混凝土结构加固技术

机场航站楼改造工程中的混凝土结构加固技术

王欣然

黑龙江省机场管理集团有限公司  黑龙江省哈尔滨市  150079

摘要：随着“十四五”期间四型机场建设纵深推进，国内早期建成投用的部分机场存在升级改造需求，秉承绿色低碳的建筑改造理念，在优化功能布局及施工流程的同时，对原航站楼尽可能利用，混凝土结构在我国建筑业中占比很大，建筑结构加固学科主要研究恢复受损建筑物使用功能，混凝土结构加固技术是对受损建筑物构件加固恢复安全性。基于此，本文深入研究工程混凝土结构加固施工技术具有重要意义。

关键词：机场航站楼；混凝土结构；加固技术

引言

因新航站楼的建设，早期的航站楼通航运营功能需升级，需增加相应的设施设备，因此相应混凝土结构需根据功能升级进行接建、改建、增加荷载等，都需要进行建筑结构的加固。对于需要加固的建筑物、构筑物，应根据建筑物、构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。

1混凝土结构加固原理

混凝土结构构件包括混凝土柱、剪力墙、梁及板。任何一种构件，其承载力的大小取决于材料强度等级的高低、钢筋用量的多少、构件横截面尺寸的大小及构件的长度(或高度或跨度)的大小。但既有的混凝土结构，其混凝土和钢筋强度等级通常不可改变。因此，对既有混凝土结构进行加固提高其承载力，可通过增配钢筋、增大截面或减小长度(或高度或跨度)实现。混凝土结构构件刚度的大小，在构件的长度(或高度或跨度)不变的前提下，主要取决于构件的横截面尺寸;或者在构件的横截面尺寸不变的前提下，主要取决于构件的长度(或高度或跨度)以及配筋率。因此，对既有混凝土结构进行加固提高其刚度，可通过增大截面、减小长度(或高度或跨度)或提高其配筋率。

2机场航站楼改造工程中的混凝土结构加固技术

2.1增加横截面加固面积

为实现对混凝土建筑结构的加固处理，采用增加截面加固面积的方式实现。通过增加结构构件的配筋率，在原有混凝土建筑结构的基础上，外叠浇新的混凝土材料，以此扩大原有结构的截面面积，进一步提升结构承载力，同时，也能够进一步降低结构长细比。由于其施工工艺简单，这种加固方法可以广泛应用于梁、柱等各种混凝土结构构件的加固环节。根据工程实际情况，以及混凝土结构的受力特点、薄弱环节、加强目标等特点和需要，可以设计成一侧、两侧、三侧或四面同时增加。此外，还可采用单边或两边加大的受力或受压边加强的偏心受力混凝土柱子，采用四边外包法进行加固。在加固中，以增加截面为主的构件还应配置合适的结构筋，以满足扩大截面的正常使用要求。同时，为提高混凝土配筋的耐久性和使用性能，还应加强以增筋为主的结构，并根据新增钢筋的间隔和保护层等构造措施，在原有构件的断面上适当增大。在结构补强工程中，新旧钢筋和混凝土应采用牢固的连接和黏结措施，新建的结构通常采用强度在C20以上的普通混凝土，如有需要，可采用钢板、型钢等替代，轴向受压混凝土构件的失效主要是因为旧构件的混凝土在压缩变形极限时出现开裂，而新添加的混凝土承担了所有的荷载，但新添加的混凝土由于自身的承载力有限，后期容易出现开裂。在这种情况下，新添加的钢筋和水泥不能充分发挥其强度，而原有的钢筋和混凝土的强度都达到设计要求，当加固后的构件处于极限状态时，新加的混凝土和钢筋的应力将会受到很大的影响。

2.2粘贴纤维复合材加固技术

纤维复合材料主要包括3种纤维，分别是玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维。在建筑结构加固施工中，一般会使用碳纤维材料。碳纤维织物强度较大，能够改善混凝土结构的性能，碳纤维有良好的弹性模量，其抗拉强度非常高，与钢材相比，碳纤维材料具有更强的抗疲劳能力，质量也相对较小，还具有耐久性和抗腐蚀性，即使混凝土结构较为复杂，也能起到很好的加固效果。一般会在受拉构件和受弯构件承载性能较差的时候使用该技术，通过缠绕约束的方式加固受压构件，该技术的缺点在于防护要求较高，很容易在火灾中失去作用。

2.3粘钢板加固法

粘贴钢板加固技术是采用建筑结构胶将钢板粘贴在构件薄弱部位，增强加固对象整体结构刚度方法，在国外发展成熟广泛应用，国内90年代开始推行粘贴钢板加固法。钢板固定于预应力混凝土薄弱部位，增强构件抗弯刚度降低绕度，避免内部出现应力集中情况，粘贴钢板加固法具有施工简便，占用空间小，加固效果好等优点，其缺点是加固处理后钢板具有应力滞后情况，粘接剂质量是影响加固效果的主要因素，目前关于结构胶抗老化周期未获得实证研究，粘钢板加固法不适用于特殊造型梁，适用于静力下产生正截面受弯受剪受压结构加固，待处理混凝土结构测试强度须达到C15以上，粘钢板加固法加固质量与粘接材料有关，应保证结构后期所处环境温度不超过60度，高温高湿环境下混凝土构件要选择具备相应性能的粘接剂。

3工程实例分析

3.1工程概括

某市机场T2航站楼2010年竣工投入使用，2017年随着T3航站楼建成投用之后，该航站楼随即关闭，2021年启动对T2航站楼进行改造升级以满足2025年1500万人次旅客吞吐量。T2航站楼改造面积15.51万m

2，航站楼包括主楼、A指廊，B指廊，航站楼主楼设有地下室，结构为框架结构，楼盖结构为后张预应力有粘结预应力混凝土主次梁体系，主楼夹层和屋盖为钢结构，C区大厅屋盖型式为三角形空间桁架结构，主楼平面尺寸315m×97.5m，指廊平面尺寸256.8m×38m。本次改造涉及安检及行李系统流程改造引起的楼面荷载变化及洞口调整，大厅夹层部分商业扩建，新增部分房中房屋面引起楼面荷载变化，加固改造内容：①楼板开洞后采用新增混凝土梁或者型钢方法进行加固；②对夹层商业区，新增钢结构楼面荷载变化区域的梁顶梁底加固，板顶板底加固。

3.2加固技术

粘钢板加固法是用胶粘剂将钢板粘贴在混凝土构件表面，以提高原构件的承载能力的加固方法。粘贴施工时，应采取措施卸除作用在被加固结构上的全部或大部分活荷载。主要工艺流程：定位放线→混凝土基面处理→钢板加工→确定锚栓位置、钻孔→预安装→混凝土基面再清理→钢板除锈、表面清理→配制胶粘剂→粘贴钢板→螺栓紧固、除锈、防腐。主梁梁底加固在次梁两边增设U型箍筋，距次梁边5cm设置U型箍，次梁边外两道U型箍筋板底下方第一道压条，向外延伸200mm范围内设置4个M10化学锚栓，腰间压条改范围内螺栓规格参数同梁顶，工程在具体实施过程中对设计节点大样进行了两处优化：①原航站楼柱框架梁高度多数为900mm，次梁高度多数为600mm，约为主梁高度的2/3，考虑楼板的厚度140mm，在梁腹高度范围内梁侧第二道压条可在次梁底部拉通布置，保证整个压条的连续性与梁体加固的整体性；②在次梁所处设置一道U型箍筋，增强次梁支座区梁底钢板的贴合性，削弱应力滞后的影响。

4混凝土裂缝控制技术

4.1原材料选择

为了能够有效地降低混凝土可能出现的裂缝病害，需要对混凝土所使用的材料质量进行控制，控制措施如下：在混凝土的不同材料占比中要保证集料的占比不低于80%。应当尽量选择更加接近球形同时表面较为光滑的集料，同时在对剂量进行测定时，应保证矿物含量、含水量和密度都应当符合施工设计要求。采用符合施工设计要求的材料能够有效的降低水泥砂浆的使用量，同时在经过充分的拌合后，能够有效的降低混凝土发生裂缝的可能性。除此之外，为了降低混凝土在生产过程中出现的水化反应程度，应当选择低热水泥同时要控制水泥的使用量，常规的设计强度应当以56D或90D为标准，该标准下的水泥用量减少达80kg/m3。除此之外还需要对外加剂的使用量和类型进行控制，比如在混凝土中插入水泥质量约0.3%的减水剂，这能有效的降低混凝土的热量散失效应，同时使得混凝土在硬化时的温度走势得到有效的控制。

4.2材料配合比

在施工中所使用的混凝土材料配合比能够很大程度影响混凝土的性能，除了有效的控制水泥使用量之外，还应在具体的混凝土配置过程中通过详细的计算来设定科学的配合比，对于不同结构尺寸以及位置的混凝土选择不同的骨料以及水泥砂浆，同时对掺合料以及外加剂的调整能够有效的改善混凝土的自身性能。在混凝土制作的首道工序是应当做好标准段的混凝土结构质量验收工作，依据混凝土的原料组成以及环境温度湿度等因素对混凝土可能产生的影响进行充分考量，并在此基础上确定施工时间和施工工艺，从而使混凝土的标准化和规范化得到有效的落实，更好的解决混凝土裂缝问题。

4.3混凝土施工工艺

混凝土的施工工艺受到了周边环境温度的影响，浇筑过程中的混凝土温度越高其产生的水热反应越强烈，放热速度越快。随着浇筑温度的不断升高，混凝土内部的温度也会呈现相应的升高趋势，为了避免混凝土出现裂缝问题，需要在浇筑过程中对混凝土的温度进行控制。直接控制措施为将原材料和冷水进行直接接触，从而使得原材料的温度降低。此外，在混凝土初凝之前可以在混凝土内部施加冷却水管，通过水温来对混凝土内部温度进行控制。

4.4施工质量管理

通过对混凝土的浇筑工序进行有效控制，实现良好的浇筑效果，同时保证混凝土在拌制生产以及浇筑过程中对温度变化的监测，避免在雨天开展混凝土浇筑工作。依据混凝土的初凝时间以及混凝土的等级制定相应的养护措施，使得混凝土在养护过程中能够保证表面湿润，降低混凝土因收缩应力而形成的裂缝风险。

结语

综上所述，在物质生活不断丰富的今天，越来越多的人选择通过航空途径来实现跨省、跨国出行，这就要求各方加强对航站楼的重视。对于施工方而言，就是要不断提升加固施工技术，这样能够提高房混凝土结构的承载能力，使混凝土结构更加稳定，可以采取增加截面、粘钢板加固等方法，不同的加固施工技术有着不同的加固效果，各个施工方案的流程、要点和标准也都不同，为了最大限度提高混凝土结构的承载性，需要合理运用加固施工技术，做到规范施工。

参考文献

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[3]雷刚.钢筋混凝土结构加固无支架施工技术研究[D].长春:吉林大学，2021.